Carbonio Nanofibers da Scienza dei Materiali di Aldrich

Da David Burton, dalla Corsia di Patrick e da Andrew Palmer di Scienza Applicata

Indice

Introduzione
Descrizione e Specifica di Prodotto
Beni ed Applicazioni
     Conduttività Elettrica
     Rinforzo Meccanico
     Beni Termici
Circa il Sigma Aldrich

Introduzione

I nanofibers del carbonio vapore-crescenti Pyrograf®-III sono all'interno della classe di materiali definiti nanotubes multi-murati del carbonio (MWCNTs) e sono prodotti con il metodo di fluttuazione del catalizzatore. I nanofibers del Carbonio (CNFs) sono discontinui, altamente grafitico, altamente compatibile con la maggior parte delle tecniche di trattamento del polimero e possono essere dispersi in un modo isotropo o anisotropo. CNFs ha i beni meccanici eccellenti, l'alta conduttività elettrica ed alta conducibilità termica, che può comunicarsi a una vasta gamma di matrici compreso la termoplastica, i thermosets, gli elastomeri, la ceramica ed i metalli. I nanofibers del Carbonio egualmente hanno uno stato di superficie unico, che facilita il functionalization ed altre tecniche di superficie di modifica al sarto/ingegnere il nanofiber al polimero o all'applicazione ospite. I nanofibers del Carbonio sono disponibili in un modulo a flusso libero della polvere (la massa di in genere 99% è in un modulo fibroso). Le proprietà fisiche Tipiche dei nanofibers del carbonio di Pyrograf disponibili da Scienza dei Materiali di Aldrich sono quotate in Tabella 1.

Beni Selezionati della Tabella 1. del Carbonio Nanofibers di Pyrograf

Beni Prodotto
Numero del Prodotto di Aldrich
719811
719803
719781
Numero del Prodotto di Pyrograf
PR-25-XT-PS
PR-25-XT-LHT
PR-25-XT-HHT
Densità In Serie Media del Prodotto (lb/ft3)
1,2 - 3,0
1,2 - 3,0
1,2 - 3,0
Densità del *Nanofiber (memoria vuota compresa) (g/cm3)
1,4 - 1,6
1,4 - 1,6
1,4 - 1,6
Densità della Parete di Nanofiber (g/cm3)
2,0 - 2,1
2,0 - 2,1
2,0 - 2,1
Contenuto Medio nel Catalizzatore (Ferro) (PPM)
< 14.000
< 14.000
< 100
Diametro Esterno Medio, (nanometro)
125 - 150
125 - 150
125 - 150
Diametro Interno Medio, (nanometro)
50-70
50-70
50-70
Area Specifica Media, m/g2
65 - 75
35 - 45
20 - 30
Volume Totale del poro (cm/g)3
0,140
0,124
0,075
Diametro Medio del Poro (angstrom Å)
82,06
126,06
123,99

* Questa densità dovrebbe essere usata per convertire le frazioni di massa in frazioni di volume in un composito.

Descrizione e Specifiche di Prodotto

I nanofibers del carbonio vapore-crescenti Pyrograf®-III possiedono una morfologia unica (Figura 1) non attualmente disponibile da altri produttori del nanomaterial. Il nanofiber determinato è precipitato da una particella del catalizzatore ed ha una memoria vuota che è circondata da una fibra cilindrica formata da altamente cristallino, piani basali della grafite impilati a circa 25 gradi dall'asse longitudinale della fibra. Questa morfologia, definita “ha impilato la tazza„ o “la spina di pesce„, genera una fibra con gli aerei esposti della barriera lungo le intere superfici interne ed esteriori del nanofiber. Questi siti della barriera sono reattivi, riguardante il piano basale della grafite e facilitano la modifica chimica della superficie della fibra per l'incorporazione massima e del rinforzo meccanico nei compositi del polimero. Questa architettura aperta egualmente facilita l'intercalare e l'de-intercalare rapidi dagli atomi eterogenei, utili per la sintonizzazione delle conducibilità.

La Figura 1. micrografi di HRTEM della rappresentazione del nanofiber del carbonio PR-25 ha esposto i siti della barriera che formano le superfici interne ed esterne della parete del nanofiber

I nanofibers del carbonio che sono offerti con la Scienza dei Materiali di Aldrich hanno diametri medii variare da 125 a 150 nanometro secondo il grado ed hanno lunghezze variare da 50 al µm 100. I nanofibers sono molto più piccoli di diametro che le fibre continue o macinate convenzionali del carbonio (5-10 nanometro) e significativamente più grande dei nanotubes del carbonio (1-20 nanometro), eppure offrono molti degli stessi vantaggi. I nanofibers del carbonio sono trattati dopo che produzione per comunicare i vari beni sullo stato di superficie. Tre tipi di nanofibers sono disponibili. Il primo pyrotically è spogliato (Pungolo di Aldrich. No. 719811) per eliminare gli idrocarburi di superficie e per generare una superficie incontaminata per legame chimico. Questo prodotto egualmente servisce da precursore per gli altri due elenchi. Il secondo elenco è trattato termicamente a 1500°C (Pungolo di Aldrich. No. 719803) per fornire la migliore combinazione di beni meccanici ed elettrici. Per Concludere, il terzo elenco è trattato termicamente a 2900°C (Pungolo di Aldrich. No. 719781) per generare un prodotto libero del catalizzatore e per massimizzare i beni di conducibilità termica nei compositi.

Beni ed Applicazioni

Conduttività Elettrica

Endo et al. in primo luogo riferito la conducibilità intrinseca della fibra vapore-crescente altamente grafitica del carbonio alla temperatura ambiente da essere 5 x 10-5 Ω.cm, che è vicino alla resistività della grafite. Da virtualmente tutta conduttività elettrica nei compositi del nanofiber/polimero del carbonio è attraverso la rete dei nanofibers del carbonio, è chiaro che la buoni dispersione della fibra e mantenimento della lunghezza della fibra aiuteranno nel raggiungimento della conduttività elettrica composita alta anche ad un caricamento basso della fibra. dovuto la loro alta conduttività elettrica ed alto allungamento, CNF può comunicare la conduttività elettrica equivalente ad un composito ai caricamenti più bassi che i riporti conduttivi convenzionali. Inoltre, gestendo il caricamento, uno può produrre i compositi con differenti valori elettrici di resistività. Ciò è di importanza particolare per le applicazioni che che richiedono una resistività negli intervalli differenti quale la dissipazione elettrostatica (ESD) {106 - 108 Ω.cm}, pittura elettrostatica {104 - 106 Ω.cm}, EMI che protegge {103 - 101 Ω.cm} e protezione di fulmine {< 10 Ω.cm}.

La seguente figura rappresenta le curve della percolazione possibili con differenti livelli di caricamento di CNF e stati della tosatura. I livelli elevati della tosatura durante il trattamento composito piombo alle più alte soglie della percolazione.

Figura una resistività elettrica di 2. Volumi dei compositi fatti con CNF in funzione di caricamento del peso della fibra.

Rinforzo Meccanico

La misura Diretta sulle diverse fibre del disgaggio di nanometro recentemente è stata raggiunta soltanto e soltanto riproducibile in quantità limitata. Ozkan et al. ha realizzato le misure attente di resistenza alla trazione direttamente sui diversi nanofibers del carbonio ed ha misurato le concentrazioni vere. Sulla Base della sezione trasversale anulare, le concentrazioni sono state trovate per essere alte quanto 8,7 GPa, che si avvicina alla concentrazione dei microfibers della grafite. Il modulo del nanofiber del carbonio è arguito per essere 600 GPa basato sulle misure dirette delle classi del genitore di nanofiber del carbonio, o carbonio vapore-crescente macroscopico fibers.6 Una Volta incorporato nei compositi polimerici, il nanofiber del carbonio può aumentare la resistenza alla trazione, la resistenza a compressione, il modulo Di Young, la resistenza al taglio interlaminar, la resistenza di frattura ed ammortizzare di vibrazione del polimero basso. Le dimensioni di miglioramento dipendono dal tipo di polimero, dal grado di dispersione e dalla cronologia di trattamento.

Figura 3. Generalità dei beni meccanici ai dei materiali compositi basati CNF.

Beni Termici

La conducibilità termica del nanofiber del carbonio può essere arguita ancora per essere 2000 W/m-K, in base alle misure dirette delle classi del genitore di nanofibers del carbonio, o fibre vapore-crescenti macroscopiche del carbonio. Dei tre tipi del nanofiber del carbonio, soltanto il nanofiber ha trattato termicamente il nanofiber a 2900+°C (Pungolo di Aldrich. No. 719781) fornisce una spinta significativa alla conducibilità termica del composito del polimero. Lafdi e Matzek potevano raggiungere un aumento della conducibilità termica da 0,2 W/m-K per l'epossiresina a 2,8 W/m-K per un Vapore da 20 WT % - composito sviluppato di CNF. Questi risultati indicano che, a differenza di concentrazione o di rigidezza, il buon accoppiamento alla matrice non è necessario da raggiungere l'alta conducibilità termica, facente il composto del meno critico.

Altri ricercatori hanno messo a fuoco sui beni ignifugi dei nanofibers del carbonio in materie termoplastiche. Compositi caricati con i nanofibers del carbonio ed esposti ai tassi di punta in ritardo e più bassi della fiamma esibita di calore di scarico, alle emissioni di fumo più basse ed a nessuna sgocciolatura o riunione del polimero fuso.

I Collegamenti che descrivono la prestazione di CNF come additivo ignifugo nei compositi polimerici sono disponibili al sito Web dei NIST (National Institute of Standards and Technology):

CNFs nelle Schiume di Poliuretano Flessibili

CNFs nelle Schiume dell'Argilla

Infiammabilità del Taglio di CNFs di Mobile Imbottito

Figura 4. Ha Migliorato il Rallentamento dell'Incendio di CNFs contro Talco ed Argille. Usato con l'autorizzazione del NIST: Polimero per le Tecnologie Avanzate, Giugno 2008

Poichè la grafite ha un'espansione termica bassa, i compositi polimerici caricati con i nanofibers del carbonio non solo si sono pensati che ma sono stati indicati abbiano coefficienti sostanzialmente più bassi di espansione termica di che la matrice ordinata.

Figura 5. Un grafico per mostrare il coefficiente diminuito del exapansion termico (CTE) del composito di 15 di un % volume CNF contro il polimero ordinato.

Circa il Sigma Aldrich

Il Sigma-Aldrich® è una società a alta tecnologia principale. Attraverso i nostri Centri di Eccellenza di Chimica dei Materiali nella ricerca e nella fabbricazione sviluppiamo avanzato, permettendo ai materiali per il vostro micro/nanoelectronics, l'energia alternativa, la visualizzazione/optoelettronica, la nanotecnologia e la scienza dei materiali relativa e costruendo le applicazioni. Le Specialità includono i precursori di ALD, gli alogenuri inorganici della purezza ultraelevata, i materiali della pila a combustibile, le tinture elettroniche del grado, i monomeri di specialità ed i polimeri del grado del cGMP.

Sorgente: Sigma Aldrich

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego il Sigma Aldrich

Date Added: Jun 7, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:59

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